基于RS和GIS水土流失敏感性研究與分析——以哈爾濱市賓縣為例

黃佳鵬，徐 萍，邵旭彬，羅云琪，張玉娟

(黑龍江工程學(xué)院)

0 引言

土地是生活的地方，它不僅是一切活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，更是賴(lài)以生存的基礎(chǔ)，但是隨著經(jīng)濟(jì)和人口等不斷發(fā)展，面臨著一系列的土地問(wèn)題，這些問(wèn)題都是應(yīng)被重視的環(huán)境問(wèn)題．對(duì)水土流失敏感性的研究逐漸被提上了研究日程，因?yàn)樗亮魇г诙唐趦?nèi)會(huì)直接關(guān)系到人類(lèi)的生存條件，從長(zhǎng)期來(lái)看水土流失可能會(huì)影響到人類(lèi)的繁衍和延續(xù)．水土流失敏感性是指在自然狀態(tài)下發(fā)生土壤侵蝕可能性的大小，由現(xiàn)實(shí)敏感度和潛在敏感度兩個(gè)層次構(gòu)成．對(duì)水土流失敏感性評(píng)價(jià)，不僅有助于識(shí)別容易形成土壤侵蝕的區(qū)域，評(píng)價(jià)土壤侵蝕對(duì)人類(lèi)活動(dòng)的敏感程度，而且還能為區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)，生態(tài)環(huán)境規(guī)劃和管理提供科學(xué)依據(jù)．該文選擇哈爾濱市賓縣作為研究區(qū)．在遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)支持下，完成對(duì)賓縣及附近區(qū)域的水土流失敏感性評(píng)價(jià)和調(diào)查，在此基礎(chǔ)上探討水土流失敏感區(qū)的空間分布情況．

1 研究區(qū)域概況

賓縣地處黑龍江省中南部，松花江南部，隸屬哈爾濱市，距哈爾濱市52 km．全縣行政區(qū)轄12個(gè)鎮(zhèn)、5個(gè)鄉(xiāng)．自然地貌總體為一半是水域一半是田地，大部分平原位于該縣北部，山嶺位于該縣南部，因此，地勢(shì)為南高北低，中部為丘陵地帶，位于北部沿江河谷平原區(qū)的土壤以山地棕壤土為主，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)占總面積較大部分．由于地理位置偏北，致使全年溫度偏冷，該地區(qū)氣候?qū)儆跍貛Ъ撅L(fēng)氣候，四季分明，較適宜居住和生活．植被類(lèi)型主要是林地、園地和耕地．

2 研究方法

2．1 數(shù)據(jù)來(lái)源

以黑龍江省賓縣為研究區(qū)，選取該區(qū)2009和2011年的陸地衛(wèi)星遙感影像、氣象數(shù)據(jù)、1∶50000地形圖、黑土區(qū)地質(zhì)災(zāi)害圖、土壤類(lèi)型的分布圖為主要的數(shù)據(jù)．使用專(zhuān)業(yè)圖像處理軟件，對(duì)遙感影像的色彩、對(duì)比度、清晰度、均勻度等進(jìn)行處理，使整幅圖像的色彩真實(shí)均勻、明暗程度相對(duì)適中．將處理后陸地衛(wèi)星遙感影像在ARC/INFO系統(tǒng)下進(jìn)行處理，再在Excel和ARCVIEW軟件下對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，就可以得到該時(shí)期土地利用類(lèi)型情況．在NDVI軟件中，完成了對(duì)遙感影像假彩色處理 ，參照1∶50000地形圖完成影像的靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差的幾何校正，參照對(duì)附近地區(qū)的部分外業(yè)調(diào)查實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)并結(jié)合土地目前的利用現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)影像數(shù)字化處理等手段，完成研究區(qū)域的水土流失敏感性分布圖．

2．2 土壤敏感性評(píng)價(jià)

根據(jù)水土流失敏感性進(jìn)一步分析了這一地區(qū)的土地敏感性．對(duì)影響敏感性各個(gè)因子進(jìn)行分析，利用Analytic Hierarchy Process(層次分析法)確定各單個(gè)因子權(quán)重值，并運(yùn)用檢驗(yàn)公式進(jìn)行檢驗(yàn)．得到相應(yīng)權(quán)值 ．在ArcGIS分析模塊的支持下，對(duì)每個(gè)因子指標(biāo)的專(zhuān)題圖進(jìn)行了空間疊加、綜合遙感影像提取技術(shù)、地理信息系統(tǒng)圖件處理、空間分析等方法，最終確定研究區(qū)域土壤侵蝕敏感性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果．以區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)分級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為參考，在綜合比較分析以上分類(lèi)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本著實(shí)用、簡(jiǎn)潔的原則，對(duì)土壤侵蝕綜合敏感性進(jìn)行分級(jí)處理，將以耕地，園地為代表的七大類(lèi)土地化分為:不敏感、低敏感、敏感和極敏感四個(gè)等級(jí)其中，S為水土流失敏感性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果;為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的權(quán)重;為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的數(shù)量化值;k為評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的個(gè)數(shù)．

3 分析結(jié)果

3．1 土壤敏感性的分析結(jié)果

通過(guò)該次研究，得到了以下結(jié)論:在以Arc-GIS為平臺(tái)，以水土流失相關(guān)數(shù)據(jù)為操作對(duì)象，對(duì)結(jié)果進(jìn)行拓?fù)浣◣?kù)，疊置解譯結(jié)果，提取土地利用變化位置、類(lèi)型和數(shù)量等手段將土地類(lèi)型按敏感度分為四類(lèi)，依次分為A、B、C、D四類(lèi)(A為最敏感區(qū)，D為不敏感區(qū))，按敏感與否地區(qū)分為ⅰ類(lèi)ⅱ類(lèi)(ⅰ類(lèi)為敏感區(qū)ⅱ類(lèi)為不敏感區(qū))．A類(lèi)面積為550．85 km2，它的面積相對(duì)其他三類(lèi)面積最小，為14．35%，C類(lèi)地區(qū)面積最大，為1923．46 km2，面積比例占總比例將近一半，ⅰ類(lèi)土地面積占總面積比例23．9%，ⅱ類(lèi)土地面積占總面積比例76．1%．根據(jù)土地敏感性相關(guān)系數(shù)該類(lèi)地區(qū)存在較大程度上的土地流失侵蝕而且敏感程度由北向南逐漸增加．

A類(lèi)地區(qū)面積是550．85 km2，該地區(qū)為總坡度最大的南部山區(qū)，這些地區(qū)人類(lèi)干擾的活動(dòng)難以進(jìn)行，林地是其主要土地類(lèi)型，在這里有大量樹(shù)木和少量野生動(dòng)物，這里人們很少進(jìn)行砍伐、農(nóng)作等破壞環(huán)境的行為，所以這里生態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，保護(hù)的最好是野生自然區(qū)的代表．加大天保工程力度會(huì)使這樣的情況持續(xù)下去．

B類(lèi)地區(qū)面積為780．23 km2，主要分布地區(qū)是賓縣西南部丘陵和南部的山區(qū)，坡度居中，大多是農(nóng)民不再使用的耕地，是國(guó)家實(shí)行可持續(xù)發(fā)展大戰(zhàn)略下的各個(gè)地區(qū)出現(xiàn)的現(xiàn)象，土地利用合理化在這一現(xiàn)象中得到了充分體現(xiàn)，在這個(gè)戰(zhàn)略下生態(tài)環(huán)境已經(jīng)得到了不小改善，溝蝕是該地區(qū)土地侵蝕的主要形式，該地區(qū)主要的植物是受人類(lèi)活動(dòng)影響大的灌木，若不對(duì)這一地區(qū)加以整改一定會(huì)使這些地區(qū)的土質(zhì)進(jìn)一步惡化．對(duì)于此現(xiàn)象說(shuō)明了對(duì)土地進(jìn)行可持續(xù)化利用的措施是正確的而且一定要持續(xù)下去的，退耕還林，退耕換草，是該區(qū)域政府部門(mén)要繼續(xù)研究的政策．

C類(lèi)面積為1923．46 km2，主要分布區(qū)域是北部沿河平原地區(qū)和賓縣中部丘陵地區(qū)，耕地是這類(lèi)地區(qū)的主要土地類(lèi)型，由于是耕地這些地區(qū)基本都是地勢(shì)平緩且土地肥沃利于種植農(nóng)作物．坡度比都很小，地勢(shì)優(yōu)勢(shì)明顯，可以說(shuō)是農(nóng)民口中的“好地”，但是在多年的種植農(nóng)作過(guò)程中土地的營(yíng)養(yǎng)狀況也大不如前了，對(duì)樹(shù)木亂砍濫伐加上天氣酸雨等各種天氣影響，導(dǎo)致水土流失狀況日益增多．由此政府相關(guān)部門(mén)應(yīng)制定相宜政策改善或解決這類(lèi)農(nóng)用土地問(wèn)題和土地敏感性問(wèn)題，進(jìn)一步解決土地過(guò)于敏感和土地流失問(wèn)題，增強(qiáng)該地區(qū)土地可持續(xù)利用．

D類(lèi)總面積達(dá)585．02 km2，主要分布在國(guó)道G1011兩邊的賓西開(kāi)發(fā)區(qū)北面的松花江碼頭和沿江一些地區(qū)，在這些地區(qū)由于地理位置和政策有優(yōu)勢(shì)，該地區(qū)無(wú)論是地區(qū)建設(shè)還是經(jīng)濟(jì)發(fā)展都優(yōu)于其他地區(qū)．在城市化的影響下，耕地面積逐漸減少，建設(shè)用地不斷增加，加之該地區(qū)人口相對(duì)集中，導(dǎo)致用地十分緊張．

4 結(jié)束語(yǔ)

將農(nóng)業(yè)大縣賓縣作為研究對(duì)象，以該地區(qū)2009和2011年陸地衛(wèi)星TM遙感數(shù)據(jù)等其他相關(guān)的數(shù)據(jù)為主要研究數(shù)據(jù)，基于遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)為操作平臺(tái)，根據(jù)水土流失敏感性，對(duì)研究區(qū)域的水土流失敏感性及其空間分布研究．保護(hù)環(huán)境是首要任務(wù)，特別是對(duì)ⅱ類(lèi)地區(qū)的保護(hù)，那些地區(qū)只在為人們的經(jīng)濟(jì)生活提供自己的資源，人們?yōu)榱俗约旱慕?jīng)濟(jì)發(fā)展大量使用這些土地致使這些土地狀況愈發(fā)的不好，對(duì)于ⅰ類(lèi)地區(qū)應(yīng)持續(xù)進(jìn)行保護(hù)措施，在之前保護(hù)措施之上進(jìn)一步建立科學(xué)保護(hù)方式，增加土地利用合理化，減少地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生．政府機(jī)關(guān)在以后城鎮(zhèn)建設(shè)中要方面考慮城鎮(zhèn)建設(shè)各個(gè)因素和發(fā)生后導(dǎo)致后果，權(quán)衡建設(shè)因素和后果，對(duì)所有建設(shè)城鎮(zhèn)方式進(jìn)行比較，且一定要遵守國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的各項(xiàng)戰(zhàn)略．另外，對(duì)于松花江流域一些還未被利用的土地來(lái)講，對(duì)于發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)渴望和眾多人口的壓力，很多人選擇對(duì)于這些地區(qū)進(jìn)行土地利用建設(shè)，可能在近些年的時(shí)間段內(nèi)，會(huì)得到不小的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但是對(duì)以后的生態(tài)環(huán)境變化去有很大的破壞，對(duì)研究的土地敏感性都有很大的影響，都是對(duì)生態(tài)平衡的一種破壞．

［1］ 張玉娟，劉丹丹，王延亮．基于RS和GIS東北農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)水土流失敏感性評(píng)價(jià)以黑龍江省賓縣為例［J］．測(cè)繪與空間地理信息，2013，36(8):36-39．

［2］ 陳建國(guó)，張曉萍，張平倉(cāng)，等．基于RS和GIS的六道溝流域土地利用動(dòng)態(tài)變化研究［J］．水土保持研究，2009，16(2):95-99．

［3］ Ramos，F(xiàn)eito．Using GPS and GIS tools to monitor olive tree movements［J］．Computer and Electronics in Agriculture，2007，57(2):136-148．

［4］ 王萬(wàn)忠，焦菊英．中國(guó)的土壤侵蝕因子定量評(píng)價(jià)研究［J］．水土保持通報(bào)，1996，16(5):1-20．

［5］ 劉康，康艷，曹明明．基于的陜西省水土流失敏感性評(píng)價(jià)［J］．水土保持學(xué)報(bào)，2004，18(4):168-170．

［6］ 張憲奎，許靖華，盧秀琴．黑龍江省土壤流失方程的研究平［J］．水土保持通報(bào)，1992，12(4):1-18．